Ultrasound Viscoelastic Parameters of Distal Breast Tissue in Molecular Subtyping and Prognosis of Luminal Breast Cancer: A Preliminary Imaging-Transcriptomic Study

유방암은 단일 질환이 아니라 독특한 방식으로 행동하는 다양한 상태들의 집합체입니다. 어떤 암은 천천히 성장하며 치료에 잘 반응하는 반면, 어떤 암은 더 공격적이고 관리하기가 더 어렵습니다. 현재 의사들은 세포를 현미경으로 관찰하고 특정 단백질을 테스트하여 이러한 암들을 그룹으로 분류하는 '분자 아형(molecular subtyping)'이라는 과정에 의존하고 있습니다. 이 분류는 매우 중요한데, 왜냐하면 치료 계획을 결정하고 환자의 경과를 예측하는 데 도움을 주기 때문입니다. 그러나 이러한 정보를 얻기 위해서는 대개 바늘로 조직의 작은 조각을 제거하는 절차인 생검이 필요한데, 이는 불편함을 유발할 수 있고 작은 위험을 동반합니다. 더욱이, 암의 행동을 주도하는 생물학적 변화는 종양 자체를 넘어 주변 환경까지 변화시키며, 이는 육안으로는 항상 보이지 않는 방식으로 일어납니다. 과학자들은 오래전부터 종양이 주변 조직의 뻣뻣함(stiffness)을 변화시킨다는 사실을 알고 있었는데, 이는 마치 부드러운 반죽 속에 딱딱한 매듭이 형성되는 것과 같습니다. 최근 기술의 발전으로 의사들은 단순히 조직이 얼마나 뻣뻣한지뿐만 아니라, 조직이 시간이 지남에 따라 어떻게 흐르고 변형되는지, 즉 '점성(viscosity)'이라는 특성까지 측정할 수 있게 되었습니다. 본 연구는 종양에서 멀리 떨어진 조직의 이러한 미세한 기계적 변화가 암의 유형과 향후 행동에 대한 중요한 비밀을 밝혀낼 수 있는지 탐구합니다.

상하이 자오퉁 대학교의 연구팀은 특수 초음파 기술을 사용하여 이 가능성을 조사하기 위해 연구를 수행했습니다. 연구진은 이미 루미날(Luminal) 유방암이라고 알려진 특정 유형의 유방암 진단을 받은 여성 77명을 모집했습니다. 이 그룹은 다시 두 가지 아형으로 나뉘었는데, 일반적으로 예후가 좋은 루미날 A와 더 공격적인 경향이 있는 루미날 B입니다. 연구진은 '사운드 터치 점성 영상(sound touch visco imaging)'이라는 기술이 탑재된 초음파 기기를 사용하여 환자의 유방을 스캔했습니다. 연구진은 단순히 종양만을 보는 대신, 세 가지 뚜렷한 영역의 기계적 특성을 측정했습니다: 종양 자체, 종양을 바로 둘러싸고 있는 얇은 조직 고리, 그리고 암으로부터 더 멀리 떨어진 구역인 원위부(distal) 유방 조직입니다. 연구진은 각 구역에서 탄성(뻣뻣함)과 조직이 흐르는 것에 저항하는 정도를 나타내는 점성을 모두 측정했습니다.

결과는 놀라운 패턴을 보여주었습니다. 연구진이 종양 자체와 그 주변의 조직에서 측정값을 비교했을 때, 덜 공격적인 루미날 A 아형의 여성과 더 공격적인 루미날 B 아형의 여성 사이에 유의미한 차이가 없음을 발견했습니다. 종양 근처의 구역에서는 종양이 기계적으로 유사하게 보이고 느껴졌습니다. 그러나 종양에서 멀리 떨어진 조직을 살펴보았을 때 이야기는 완전히 달라졌습니다. 종양에서 멀리 떨어진 조직의 점성은 두 그룹 간에 확연한 차이를 보였습니다. 더 공격적인 루미날 B 암을 가진 여성들은 루미날 A를 가진 여성들에 비해 종양에서 떨어진 조직의 점성이 현저히 낮았습니다. 이 발견은 매우 강력하여, 점성 측정값 하나만으로도 높은 정확도로 두 아형을 구별해 낼 수 있었습니다. 구체적으로, 원위부 조직의 단일 점성 값은 91.1%의 특이도로 공격적인 아형을 정확히 식별해 냈습니다.

단순히 아형을 식별하는 것을 넘어, 이러한 원위부 측정값은 미래에 대한 단서 또한 제공했습니다. 연구진은 종양에서 멀리 떨어진 조직의 점성이 암의 재발이나 림프절 전이와 같은 좋지 않은 결과의 위험과 연관되어 있음을 발견했습니다. 원위부 조직이 특정 점성 패턴을 보이는 여성들은 이러한 부정적인 사건이 발생할 위험이 더 높았습니다. 원위부 조직이 왜 이렇게 행동하는지 이해하기 위해 연구팀은 세 명의 환자로부터 얻은 조직 샘플을 대상으로 더 심층적인 분석을 수행했습니다. 연구진은 종양, 주변 고리, 그리고 원위부 조직의 유전 물질, 즉 전사체(transcriptome)를 시퀀싱했습니다. 이 유전적 판독 결과, 원위부 조직은 생물학적으로 불활성 상태이거나 정상적인 상태가 아니었습니다. 대신, 원위부 조직은 종양과 비교했을 때 세포의 구조적 지지 시스템 및 세포 사이의 물질과 관련된 유전자들이 켜지거나 꺼지는 등 활발한 분자적 변화의 징후를 보였습니다.

유전적 분석은 종양과 주변 종양주위(peritumoral) 영역 사이에서 다르게 행동하는 10개의 핵심 유전자를 강조했습니다. 그중 두 개의 유전자가 특히 눈에 띄었는데, 하나는 신체의 골격 역할을 하는 특정 유형의 구조적 단백질을 구축하는 데 도움을 주는 유전자였고, 다른 하나는 세포가 움직이고 형태를 바꾸는 데 도움을 주는 유전자였습니다. 종양 내에 이러한 변형된 유전자가 존재한다는 것은 암이 종양이 위치한 지점뿐만 아니라 전체 유방 환경을 재구성하라는 신호를 보내고 있음을 시사합니다. 이러한 재구성은 조직의 물리적 질감을 변화시켜 초음파 파동의 압력 하에서 조직이 다르게 흐르게 만듭니다. 이 연구는 종양이 '전이 전(pre-metastatic)' 환경을 조성하여 잠재적인 전이를 위한 토대를 마련하고 있으며, 초음파가 조직이 흐르는 방식을 측정함으로써 이러한 변화를 감지할 수 있다고 제안합니다.

이러한 결과가 유망하기는 하지만, 연구진은 이것이 예비 연구임을 주의 깊게 언급했습니다. 유전적 분석은 신호가 명확하도록 매우 적은 수의 환자를 대상으로 수행되었으며, 초음파 측정값과 유전적 변화 사이의 연결 고리는 직접적인 실험적 증거라기보다는 관찰에 기반한 것입니다. 이 연구는 아직 원위부 조직을 측정하는 것이 생검을 대체할 수 있다거나 모든 유형의 유방암에 적용될 수 있다는 것을 입증하지는 않습니다. 그러나 이 연구는 종양에서 멀리 떨어진 조직이 단순히 중립적인 배경에 불과하다는 기존의 생각을 뒤집습니다. 대신, 원위부 유방 조직을 암의 행동에 대한 기록을 담고 있는 생물학적으로 활발한 구역으로 제시합니다. 이 조직이 흐르는 미세한 방식을 경청함으로써, 의사들은 언젠가 몸을 절개하지 않고도 암이 어떻게 행동할지 예측할 수 있게 될 것이며, 이는 복잡한 유방암의 세계를 들여다보는 새로운 비침습적 창을 제공할 것입니다.